عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار فروریزش لوله های جدار نازک مقید شده در جهت شعاعی تحت بار محوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2878;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66735
- تاریخ دفاع
- ۰۷ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- میثم رسولی
- استاد راهنما
- علیرضا آرائی
- چکیده
- استفاده روز افزون از وسایل نقلیه مختلف برای حمل و نقل و جابجایی، سبب شده است تا ایمنی وسیله نقلیه و سرنشینان به طور ویژه‌ای مورد توجه عموم مردم و تولیدکنندگان وسایل نقلیه قرار گیرد. طراحی و بکارگیری سازه‌های جاذب انرژی جدار نازک در ساختمان وسایل نقلیه، یکی از روش‌های مناسب و کارآمد برای دستیابی به این مهم است. در کنار این موضوع، مسئله به حداکثر رساندن ظرفیت جذب انرژی در این سازه‌ها همواره چالشی برای محققان در این زمینه بوده است. در این تحقیق رفتار فروریزش و ظرفیت جذب انرژی لوله‌های جدار نازک استوانه‌ای به صورت آزاد و مقید شده در جهت شعاعی، تحت بار محوری شبه‌استاتیکی بررسی می‌شود. بدین منظور طراحی آزمایش‌ها در سه حالت مختلف صورت می‌گیرد. حالت اول مربوط به نمونه‌های آزاد (بدون قید)، حالت دوم مربوط به نمونه‌های مقید شده جزئی (با لقی 1.5 mm در جهت شعاعی) و حالت سوم مربوط به نمونه‌های کاملاً مقید شده (بدون لقی) می‌باشد. مقیدسازی توسط یک قالب لوله‌ای شکل فولادی انجام می‌گیرد. همه نمونه‌ها دارای ابعاد یکسان ( قطر 20، ضخامت 1 و طول 40 میلی‌متر) می‌باشند و آزمایش‌ها روی دو نوع ماده شامل آلومینیم 1200H12 و مس C12200-DHP انجام می‌شود. پس از انجام آزمایش‌ها مشخصه‌های جذب انرژی از روی نمودار نیرو-جابجایی هر کدام از نمونه‌ها استخراج می‌شود. شبیه‌سازی عددی هم توسط نرم افزار ABAQUS در حالت بارگذاری شبه‌استاتیک صورت می‌پذیرد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی تطابق خوبی را با آزمایشات تجربی نشان می‌دهد. نتایج مشخص می‌کند که ظرفیت جذب انرژی لوله‌های جدار نازک به واسطه مقیدسازی به طور شگفت‌انگیزی افزایش می‌یابد و هر چه میزان مقیدسازی بیشتر شود، انرژی جذب شده نیز بیشتر می‌شود. به طوری که ظرفیت جذب انرژی در نمونه‌های کاملاً مقید شده بیش از 9 برابر نمونه‌های آزاد (بدون لقی) می‌باشد. هم‌چنین مشخص می‌شود، تاثیر مقیدسازی روی جذب انرژی سازه‌های جدار نازک مستقل از جنس پروفیل می‌باشد. در نهایت بهترین نمونه از لحاظ حداکثر ظرفیت جذب انرژی و حداقل وزن معرفی می‌شود. واژه‌های کلیدی: لوله‌های جدار نازک، مقید شده در جهت شعاعی، جذب انرژی، بارگذاری شبه‌استاتیکی
- Abstract
- Increasing the use of vehicles for transport and mobility issues like vehicle and occupant safeties, in particular, has been a concern for many people and producers. Design and use of thin-walled energy-absorbing structures in construction of vehicles, is a convenient and efficient way to address such concern. Besides, maximizing energy absorption capacity of these structures has been a challenge for researchers in this field. In this study, the collapse behavior and energy absorption capacity of thin-walled cylindrical tube in form of free and radially confined, under axial quasi-static loading is investigated. For this purpose, Experiment design comes in three different modes. The first mode is related to free specimens (without confinement), the second mode is related to partially confined specimens (with the clearance of 1.5mm in radial direction) and the third mode is related to fully confined specimens (without clearance). Confinement is applied by a die of tube-shaped steel. All specimens have the same dimensions of 20mm in diameter, 1mm in thickness and the length of 40mm and the Tests are conducted on two types of materials including aluminum 1200H12 and copper 12200-DHP. Energy absorption characteristics are extracted from the force-displacement curve of each specimen. Numerical simulations are carried by ABAQUS software under quasi-static loading. The results of numerical simulation show good consistency with that of experiments. The results indicate that the energy absorption capacity of thin-walled tubes surprisingly increases by confinement and with further increase in confinement, the amount of absorbed energy increases, So that the energy absorption capacity of fully confined specimens is more than 9 times than that of free specimens (without clearance). It was also found that the effect of confinement on the absorbed energy of thin-walled structures is independent of the tube material. Finally, the best specimen is presented in terms of maximum energy absorption capacity and minimum weight. Keywords: Thin-walled structures; Radially confined; Energy absorption; Quasi-static loading
